计算机网络关键技术基础.docx
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计算机网络关键技术基础
第三章计算机网络技术基本
1.掌握几种常用网络拓扑构造原理及其特点
2.掌握ISO/OSI网络参照模型及各层重要功能
3.掌握共享介质方式CSMA/CD和令牌传递两种数据传播控制方式基本原理
4.理解几种常用网络类型
5.掌握TCP/IP合同层次构造及各层上合同基本功能
6.理解几种典型广域网技术
第三章计算机网络技术基本
3.1计算机网络拓扑构造
3.1.1什么是计算机网络拓扑构造
网络拓扑是指网络连接形状，或者是网络在物理上连通性。
网络拓扑构造可以反映各类构造基本特性，即不考虑网络节点详细构成，也不论它们之间通信线路详细类型，把网络节点画作“点”，把它们之间通信线路画作“线”，这样画出图形就是网络拓扑构造图。
不同拓扑构造其信道访问技术、网络性能、设备开销等各不相似，分别适应于不同场合。
它影响着整个网络设计、功能、可靠性和通信费用等方面，是研究计算机网络重要环节之一。
计算机网络拓扑构造重要是指通信子网拓扑构造，常用普通分为如下几种：
1.总线型
2.星型
3.环型
4.树型
5.网状型
3.1.2总线型拓扑构造
总线构造中，各节点通过一种或各种通信线路与公共总线连接。
总线型构造简朴、扩展容易。
网络中任何节点故障都不会导致全网故障，可靠性较高。
总线型构造是从多机系统总线互联构造演变而来，又可分为单总线构造和多总线构造，惯用CSMA/CD和令牌总线访问控制方式。
总线型构造缺陷：
（1）故障诊断困难
（2）故障隔离困难
（3）中继器等配备
（4）实时性不强
3.1.3星型拓扑构造
星型中心节点是主节点，它接受各分散节点信息再转发给相应节点，具备中继互换和数据解决功能。
星型网构造简朴，建网容易，但可靠性差，中心节点是网络瓶颈，一旦浮现故障则全网瘫痪。
星型拓扑构拜访问采用集中式控制方略，采用星型拓扑互换方式有电路互换和报文互换。
星型拓扑构造长处：
（1）以便服务
（2）每个连接只接一种设备
（3）集中控制和便于故障诊断
（4）简朴访问合同
星型拓扑构造缺陷：
（1）电缆长度和安装
（2）扩展困难
（3）依赖于中央节点
3.1.4环型拓扑构造
网络中节点计算机连成环型就成为环型网络。
环路上，信息单向从一种节点传送到另一种节点，传送途径固定，没有途径选取问题。
环型网络实现简朴，适应传播信息量不大场合。
任何节点故障均导致环路不能正常工作，可靠性较差。
环型网络常使用令牌环来决定哪个节点可以访问通信系统。
环型拓扑构造长处：
（1）电缆长度短
（2）合用于光纤
（3）网络实时性好
环型拓扑构造缺陷：
（1）网络扩展配备困难
（2）节点故障引起全网故障
（3）故障诊断困难
（4）拓扑构造影响访问合同
3.1.5其她类型拓扑构造
1.树型拓扑构造
树型网络是分层构造，合用于分级管理和控制系统。
网络中，除叶节点及其联机外，任一节点或联机故障均只影响其所在支路网络正常工作。
2.星型环型拓扑构造
3.1.6拓扑构造选取原则
拓扑构造选取往往和传播介质选取和介质访问控制办法拟定紧密有关。
选取拓扑构造时，应当考虑重要因素有如下几点：
（1）服务可靠性
（2）网络可扩充性
（3）组网费用高低（或性能价格比）。
3.2ISO/OSI网络参照模型
建立分层构造因素和意义：
建立计算机网络主线目是实现数据通信和资源共享，而通信则是实现所有网络功能基本和核心。
对于网络广泛实行，国际原则化组织ISO（InternationalStandardOrganization），通过近年研究，在1983年提出了开放系统互联参照模型OSI/RM（ReferenceModelofOpenSystemInterconnection），这是一种定义连接异种计算机原则主体构造，给网络设计者提供了一种参照规范。
OSI参照模型层次
OSI参照模型共有七层，由低到高分别是：
物理层、数据链路层、网络层、传播层、会话层、表达层和应用层。
1．OSI参照模型特性
（1）是一种将异构系统互联分层构造；
（2）提供了控制互联系统交互规则原则骨架；
（3）定义了一种抽象构造，而并非详细实现描述；
（4）不同系统上相似层实体称为同等层实体；
（5）同等层实体之间通信由该层合同管理；
（6）相邻层间接口定义了原语操作和低层向上层提供服务；
（7）所提供公共服务是面向连接或无连接数据服务；
（8）直接数据传送仅在最低层实现；
（9）每层完毕所定义功能，修改本层功能并不影响其他层。
2．关于OSI参照模型技术术语
在OSI参照模型中，每一层真正功能是为其上一层提供服务。
在对这些功能或服务过程以及合同描述中，经常使用如下某些技术术语：
（1）数据单元
服务数据单元SDU（ServiceDataUnit）
合同数据单元PDU（ProtocolDataUnit）
接口数据单元IDU（InterfaceDataUnit）
服务访问点SAP（ServiceAccessPoint）
服务原语（Primitive）
（2）面向连接和无连接服务
下层可以向上层提供服务有两种基本形式：
面向连接和无连接服务。
面向连接服务是在数据传播之前先建立连接，重要过程是：
建立连接、进行数据传送，拆除链路。
面向连接服务，又称为虚电路服务。
无连接服务没有建立和拆除链路过程，普通也不采用可靠方式传送。
不可靠（无确认）无连接服务又称为数据报服务。
3.2.1物理层
物理层是OSI模型最低层，其任务是实现物理上互连系统间信息传播。
1.物理层必要具备如下功能
（1）物理连接建立、维持与释放
（2）物理层服务数据单元传播
（3）物理层管理。
2.媒体和互联设备
物理层媒体涉及架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道等；
通信用互联设备如各种插头、插座等；局域网中各种粗、细同轴电缆，T型接/插头，接受器，发送器，中继器等都属物理层媒体和连接器。
3.2.2数据链路层
数据链路可以粗略地理解为数据信道。
数据链路层任务是以物理层为基本，为网络层提供透明、对的和有效传播线路，通过数据链路合同，实行对二进制数据对的、可靠传播。
数据链路建立、拆除、对数据检错、纠错是数据链路层基本任务。
1.链路层重要功能
（1）链路管理
（2）帧装配与分解
（3）帧同步
（4）流量控制与顺序控制
（5）差错控制
（6）使接受端能区别数据和控制信息
（7）透明传播
（8）寻址
2.数据链路层重要合同
（1）ISO1745-1975
（2）ISO3309-1984
（3）ISO7776
3.链路层产品
独立链路产品中最常用是网卡，网桥也是链路产品。
数据链路层将本质上不可靠传播媒介变成可靠传播通路提供应网络层。
在IEEE802．3状况下，数据链路层提成两个子层：
一种是逻辑链路控制，另一种是媒体访问控制。
3.2.3网络层
网络层是通信子网与资源子网之间接口，也是高、低层合同之间接口层。
网络层重要功能是路由选取、流量控制、传播确认、中断、差错及故障恢复等。
当本地端与目端不处在同一网络中，网络层将解决这些差别。
1.网络层重要功能
（1）建立和拆除网络连接
（2）分段和组块
（3）有序传播和流量控制
（4）网络连接多路复用
（5）路由选取和中继
（6）差错检测和恢复
（7）服务选取
2.网络层提供服务
OSI/RM中规定，网络层中提供无连接和面向连接两种类型服务，也称为数据报服务和虚电路服务。
3.路由选取
3.2.4传播层
传播层是资源子网与通信子网接口和桥梁。
传播层下面三层（属于通信子网）面向数据通信，上面三层（属于资源子网）面向数据解决。
因而，传播层位于高层和低层中间，起承上启下作用。
它屏蔽了通信子网中细节，实现通信子网中端到端透明传播，完毕资源子网中两节点间逻辑通信。
它是负责数据传播最高一层，也是整个七层合同中最重要和最复杂一层。
1.传播层特性
（1）连接与传播
（2）传播层服务
2.传播层重要功能
3.传播层合同
3.2.5会话层
会话层、表达层和应用层一起构成OSI/RM高层，会话层位于OSI模型面向信息解决高三层中最下层，它运用传播层提供端到端数据传播服务，详细实行服务祈求者与服务提供者之间通信，属于进程间通信范畴。
会话层还对会话活动提供组织和同步所必要手段，对数据传播提供控制和管理。
1.会话层重要功能
（1）提供远程会话地址
（2）会话建立后管理
（3）提供把报文分组重新构成报文功能
2.会话层提供服务
（1）会话连接建立和拆除
（2）与会话管理关于服务
（3）隔离
（4）出错和恢复控制
3.2.6表达层
表达层为应用层服务，该服务层解决是通信双方之间数据表达问题。
为使通信双方能互相理解所传送信息含义，表达层就需要把发送方具备内部格式编码为适于传播比特流，接受方再将其译码为所需要表达形式。
数据传送涉及语义和语法两个方面问题。
OSI模型中，关于语义解决由应用层负责，表达层仅完毕语法解决。
1.表达层重要功能
（1）语法转换
（2）传送语法选取
（3）常规功能
2.表达层提供服务
（1）数据转换和格式转换
（2）语法选取
（3）数据加密与解密
（4）文本压缩
3.2.7应用层
OSI7层合同从功能划分来看，下面6层重要解决支持网络服务功能所需要通信和表达问题，应用层则提供完毕特定网络功能服务所需要各种应用合同。
应用层是OSI最高层，直接面向顾客，是计算机网络与最后顾客接口。
负责两个应用进程（应用程序或操作员）之间通信，为网络顾客之间通信提供专用程序。
3.3数据传播控制方式
数据和信息在网络中是通过信道进行传播，由于各计算机共享网络公共信道，因而如何进行信道分派，避免或解决通道争用就成为重要问题，就规定网络必要具备网络访问控制功能。
介质访问控制（MAC）办法是在局域网中对数据传播介质进行访问管理办法。
3.3.1具备冲突检测载波侦听多路访问
冲突检测/载波侦听（CSMA/CD法）
CSMA/CD是基于IEEE802．3原则以太网中采用MAC办法，也称为“先听后发、边发边听”。
它工作方式是要传播数据节点先对通道进行侦听，以拟定通道中与否有别站在传播数据，若信道空闲，该节点就可以占用通道进行传播，反之，该节点将按一定算法等待一段时间后再试，并且在发送过程中进行冲突检测，一旦有冲突及时停止发送。
普通采用算法有三种：
非坚持CSMA、1-坚持CSMA、P-坚持CSMA。
当前，常用局域网，普通都是采用CSMA/CD访问控制办法逻辑总线型网络。
顾客只要使用Ethernet网卡，就具备此种功能。
3.3.2令牌传递控制法
令牌传递控制法（TokenPassing）是基于IEEE802．5原则环形局域网以及基于IEEE802．4原则令牌总线网中采用MAC办法，又称为允许证法。
其基本原理是：
一种独特被称为令牌标志信息沿着环形网络依次向每个节点传递，只有获得令牌节点才有权利发送信息，而没有获得令牌节点则处在等待状态。
每个站随时检测通过本站信息，当查到信息帧中指定目地址与本站地址相似时，则一面拷贝所有关于信息，一面继续转发该信息帧，环上信息帧绕环一周后回到原发送站点予以回收。
这种方式传播信息时，发送权始终在源站点控制之下，只有发送信息帧源站点放弃发送权，并把令牌置“空”后，其他站点才有机会得到令牌，发送自己信息。
3.3.3网络互换技术
互换又称转换，是在多节点网络中实现数据传播一种有效手段。
普通将数据在通信子网中节点间数据传播过程统称为数据互换，其相应技术为数据互换技术。
在老式广域互换网络通信子网中，使用数据互换技术可分为：
电路互换技术和存储转发互换技术。
存储转发互换技术又可分为：
报文互换和分组互换。
3.4常用网络类型
3.4.1以太网
以太网是一种惯用局域网，它基于IEEE802．3合同原则，采用CSMA/CD介质访问控制办法，传播速率为10Mbit/s、100Mbit/s到1000Mbit/s。
它可以支持各种合同和计算机硬件平台，组网成本较低，被广泛采用。
3.4.2千兆以太网
千兆以太网遵从IEEE802.3z建议（该建议已于1998年6月成为原则）。
该技术采用IEEE802.3帧格式，CSMA/CD访问控制技术，传播介质采用100MSTP屏蔽双绞线（1000BASECX），传播距离25m；5类UTP（1000BASE-T）距离100m；多模光纤（1000BASESX）距离500m；单模光纤（1000BASELX）可达3km。
3.4.3ATM（异步传播模式）
异步传播模式ATM（AsynchronousTransferMode）是一种新型网络互换技术，适合于传送宽带综合业务数字（B-ISDN）和可变速率传播业务。
异步传播模式是一种运用固定数据报大小以提高传播效率传播办法，这种固定数据报又叫信元或报文。
ATM信元构造由53字节构成，53字节被提成5字节头部和被称为载荷48字节信息某些。
数据可以是实时视频、高质量语音、图像等。
ATM局域网就是以ATM为基本构造局域网，它以ATM互换机作为网络互换节点，并通过各种ATM接入设备将各种顾客业务接入到ATM网络。
3.4.4FDDI（光纤分布式数据接口）
光纤分布数据接口FDDI（FiberDistributedDataInterface）是一种在实际中应用较多高速环形网络，传播速率为100Mbit/s，是计算机网络技术向高速发展阶段第一项高速网络技术，符合原则是ANSIX3T9．5。
FDDI使用光纤作为传播介质，信号单向传递，具备长距离、大范畴、高速、低损耗、高抗干扰性能等长处。
构造相对复杂，价格昂贵是FDDI重要缺陷。
3.5TCP/IP网络合同
网络合同是指为网络数据互换而制定规则、商定与原则集合，一种合同重要是由语法、语义与时序构成。
其中：
语法规定了顾客数据与控制信息构造与格式；语义则规定了顾客控制信息意义，以及完毕控制动作与回应；时序是对事件实现顺序详细阐明。
网络合同诸多，但当前广泛使用通信合同是TCP/IP合同，特别是作为Internet使用合同，得到广泛应用和推广。
3.5.1什么是TCP/IP合同
TCP/IP合同（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）即传播控制合同/网际合同，源于美国国防部高档研究筹划局ARPANET网，其目在于可以让各种各样计算机都可以在一种共同网络环境中运营，现已成为Internet网通信合同。
当前TCP/IP合同泛指以TCP/IP为基本一种合同集。
3.5.2TCP/IP合同作用
网络互联要解决是异构网络系统通信问题，目是向高层隐藏底层物理网络技术细节，为顾客提供统一通信服务。
TCP/IP就是这一技术体现，它是一种合同系列，当前已包括了100各种合同，用来将各种计算机和数据通信设备构成实际计算机网络。
TCP和IP是其中两个合同，也是最基本、最重要两个合同，是广为人知，因而，通惯用TCP/IP来代表整个Internet合同系列。
3.5.3TCP/IP合同分层模式
TCP/IP合同也采用分层体系构造，相应开放系统互连OSI模型层次构造，可分为四层：
网络接口层、网际层（IP层）、传播层和应用层。
3.6广域网技术简介
3.6.1．ISDN
综合数字业务服务ISDN（IntegratedServicesDigitalNetwork）是一种支持语音、图像和数据传播一体化网络构造。
它使用电话载波线路进行拨号连接，因而ISDN原则接口普通是在电话线安装恰当数字开关。
3.6.2DDN
数字数据网DDN（DigitalDataNetwork）是一种运用数字信道提供数据通信传播网，这重要提供点对点及点到多点数字专线与专网。
DDN传播介质重要有光纤、数字微波、卫星信道等。
3.6.3帧中继
帧中继FR（FrameRelay）技术是由X.25分组互换技术演变而来，是在OSI第二层上用简化办法传送和互换数据单元一种技术。
咱们可以把帧中继看作一条虚拟专线。
顾客可以在两节点之间租用一条永久虚电路并通过该虚电路发送数据帧，其长度可达1600字节。
顾客也可以在各种节点之间通过租用多条永久虚电路进行通信。
3.6.4X.25
X.25遵循是国际电报电话征询委员会CCITT制定“在公用数据网上以组方式工作数据终端设备DTE和数据电路设备DCE之间接口”。
从ISO/OSI体系构造观点看，X．25相应于OSI参照模型底下三层，分别为物理层、数据链路层和网络层。
X.25网络是一种中速数据网络，提供数据传播率普通为64Kbps。
小结：
1.计算机网络拓扑构造基本知识
2.计算机网络体系构造
3.老式局域网采用共享介质方式CSMA/CD、令牌传递控制等办法
4.某些典型广域网技术
作业：
1.课后选取题
2.简述TCP/IP体系构造，并简要阐明各层功能。
3.TCP/IP合同有哪些特点？
4.简述TCP/IP模型与OSI模型区别与联系。
5.什么是广域网？
广域网和局域网技术相比有什么不同？
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